CN117341535B - 一种智能电动工程机械能量管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能电动工程机械能量管理方法和系统，包括：智能电动工程机械的中央处理器确定待处理工况；计算在所述工况下所述智能电动工程机械的模块的需求功率和权重；所述权重根据各模块的重要性得到；所述智能电动工程机械的模块包括工作装置、移动装置和辅助装置；基于所述需求功率和权重为所述智能电动工程机械中的模块供电，包括：判断整机供电是否能满足各模块的总需求功率；若满足所述总需求功率，则使用整机供电直接供电；若不能满足所述总需求功率，则按权重将所述整机供电的电能分配给各模块；以合理分配能量，合理利用有限的能量，最大化的满足当前的工况和运动。

Description

一种智能电动工程机械能量管理方法和系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种智能电动工程机械能量管理方法和系统。

背景技术

随着电动/混动工程机械的推广和普及，用电设备增加，功能增加，电能的消耗和管理成为了影响工程机械性能的关键因素。目前世面上的普通电动/混动工程机械是根据各耗能部件的使用工况自由摄取能量，中央控制器未对各部件的能量使用和规划做合理的分配和规划。然而，现有技术中各耗能部件的能量使用没有规划，造成有时能量有富裕，有时能量不够；没有能量分配，造成各部件同时工作时，重要的或者关键的部件能量不足，次要的部件占用了过多的能量但对整个工程机械的有用价值低；甚至出现关系到安全的部件出现能量不足而带来安全隐患。为满足机械能正常工作，需要配更大的能量提供装置。

有鉴于此，本发明提供了一种智能电动工程机械能量管理方法和系统，以合理分配能量，合理利用有限的能量，最大化的满足当前的工况和运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电动工程机械能量管理方法，包括：智能电动工程机械的中央处理器确定待处理工况；计算在所述工况下所述智能电动工程机械的模块的需求功率和权重；所述权重根据各模块的重要性得到；所述智能电动工程机械的模块包括工作装置、移动装置和辅助装置；基于所述需求功率和权重为所述智能电动工程机械中的模块供电，包括：判断整机供电是否能满足各模块的总需求功率；若满足所述总需求功率，则使用整机供电直接供电；若不能满足所述总需求功率，则按权重将所述整机供电的电能分配给各模块。

进一步的，还包括，判断所述动力电池的电量是否小于第一预设电量，若是，则使用增程器和所述动力电池共同为所述智能电动工程机械的模块供电，并将所述增程器多余的电量用于为所述动力电池充电；判断所述动力电池的电量是否大于第二预设电量，若是，则停止使用所述增程器。

进一步的，所述第一预设电量为所述动力电池总电量的30%；所述第二预设电量为所述动力电池总电量的80%。

进一步的，还包括，判断所述动力电池的电量是否小于第三预设电量，若是，则报警。

进一步的，所述第三预设电量为所述动力电池总电量的15%。

进一步的，所述工程机械的模块还包括安全模块，所述安全模块被设定有单独的能源分配方案或权重；并通过所述能源分配方案或所述权重，将所述整机供电的能量分配给所述安全模块。

进一步的，所述智能电动工程机械的每个模块包括多个单元，还包括分别对每个模块的单元设置单元权重，并根据所述单元权重为每个模块的单元分配电能。

所述待处理工况有多种，还包括：确定待处理工况的类型；基于所述待处理工况的类型，确定各模块的重要性；基于所述各模块的重要性为各模块调整需求功率和权重的分配；基于各模块的需求功率和权重的分配，为各模块分配电能，完成所述待处理工况。

本发明的目的在于提供一种智能电动工程机械能量管理系统，包括工况确定模块、需求功率和权重确定模块和供电模块；所述工况确定模块用于确定工况；所述需求功率和权重确定模块用于计算在所述工况下所述智能电动工程机械的模块的需求功率和权重；所述权重根据各模块的重要性得到；所述智能电动工程机械的模块包括工作装置、移动装置和辅助装置；所述供电模块用于基于所述需求功率和权重为所述智能电动工程机械中的模块供电，包括：判断整机供电是否能满足各模块的总需求功率；若满足总需求功率，则使用整机供电直接供电；若不能满足总需求功率，则按权重将所述整机供电的电能分配给各模块。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明合理利用有限的能量，最大化的满足当前的工况和运动。

本发明可以节能减排，减少能量提供的功率，降低成本。

本发明可以有效和高效的管理各部件的能量使用。

本发明可以采集有效数据，反向优化整车动作。

本发明可以有效的管理整车能耗，准确预测工作时长，提前补能，避免异常停机。

对于动力电池系统，不同SOC和温度区间能提供的功率是变化的，本发明能很有效的管理此种变化对整车工作产生的影响，特别是提供的功率明显降低以后表现尤为突出。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明提供了一种智能电动工程机械能量管理方法，包括：智能电动工程机械的中央处理器确定待处理工况；计算在所述工况下所述智能电动工程机械的模块的需求功率和权重；所述权重根据各模块的重要性得到；所述智能电动工程机械的模块包括工作装置、移动装置和辅助装置；基于所述需求功率和权重为所述智能电动工程机械中的模块供电，包括：判断整机供电是否能满足各模块的总需求功率；若满足所述总需求功率，则使用整机供电直接供电；若不能满足所述总需求功率，则按权重将所述整机供电的电能分配给各模块。

需要说明的是，本方案中所涉及的工程机械可以是纯电驱动的工程机械，也可以是具有增程器的以电能驱动的工程机械。其中，当工程机械是纯电驱动的情况下，即判断整机中动力电池的供电是否能满足各模块的总需求功率。

当工程机械是具有增程器的以电能驱动的工程机械时，存在两种情况，一是当动力电池的电量低于预设值时，增程器启动的状态下，判断整机中动力电池和增程器工作时的总供电是否满足各模块的总需求功率；二是当动力电池的电量未低于预设值，增程器没有启动的时候，则依然判断整机中动力电池的供电是否能满足各模块的总需求功率。需要说明的是，为满足经济性的要求，避免增程器频繁启动，因此需要在动力电池的电量低于预设值的时候才启动增程器。

其中，待处理工况可以是指智能电动工程机械将要处理的工况。例如，中央控制器控制各部件的工作，能提前预知各部件的能量消耗和重要性排序；能量提供系统能实时的提供或计算出当前可提供的能量；中央控制器根据能量提供系统给出的可提供的能量数值或自行计算出的可提供的能量数值合理分配给各耗能部件；中央控制器根据当前工程机械的工况和运动需要，调整各部件的重要性排序，根据重要性排序来分配能量。能量分配时可先满足最重要的部件，然后再满足稍次的部件，以此类推；也可根据重要性进行权重分配，各种工况和运动下定义不同部件有不同的权重系数，根据此权重系数进行能量分配。其中，中央处理器通过工作类型、参数和负重计算权重。

具体的权重分配策略如下，由于工程机械有多个功能模块组成，如包括工作装置模块、移动装置模块、辅助装置模块，那么在当前工况为完成作业工作时，工作装置模块的权重系数分配将高于移动装置模块和辅助装置模块；如果当前工况是完成行走移动时，移动装置模块的权重系数分配将高于工作装置模块和辅助装置模块；如果当前工况时同时进行作业工作和行走移动时，权重系数分配表现为工作装置模块略高于移动装置模块，辅助装置模块则权重最低。

具体的，具有增程器的以电能驱动的工程机械，还包括判断所述动力电池的电量是否小于第一预设电量，若是，则使用增程器和所述动力电池共同为所述智能电动工程机械的模块供电，并将所述增程器多余的电量用于为所述动力电池充电；判断所述动力电池的电量是否大于第二预设电量，若是，则停止使用所述增程器。其中，所述第一预设电量为所述动力电池总电量的30%；所述第二预设电量为所述动力电池总电量的80%。

当工程机械为纯电驱动的工程机械时，还包括判断所述动力电池的电量是否小于第三预设电量，若是，则报警。其中，所述第三预设电量为所述动力电池总电量的15%。

当然第一预设电量、第二预设电量和第三预设电量的值不是固定的，可以根据实际需求进行调整。

所述工程机械的模块还包括安全模块，所述安全模块被设定有单独的能源分配方案或权重；并通过所述能源分配方案或所述权重，将所述整机供电的能量分配给所述安全模块。关乎安全或特殊部件，可以单独定义分配方式或权重系统，以保证特殊用途。例如，所述工作装置和所述移动装置的制动系统为重要的安全模块，权重分配时需要任何时候都要保证有足够的能量来满足制动需求，若中央处理器计算出无法满足安全模块需求的最低能量是则发出报警。

所述智能电动工程机械的每个模块包括多个单元，还包括分别对每个模块的单元设置单元权重，并根据所述单元权重为每个模块的单元分配电能。

所述待处理工况有多种，还包括：确定待处理工况的类型；基于所述待处理工况的类型，确定各模块的重要性；基于所述各模块的重要性为各模块调整需求功率和权重的分配；基于各模块的需求功率和权重的分配，为各模块分配电能，完成所述待处理工况。

本发明还提供一种智能电动工程机械能量管理系统，包括工况确定模块、需求功率和权重确定模块和供电模块；所述工况确定模块用于确定工况；所述需求功率和权重确定模块用于计算在所述工况下所述智能电动工程机械的模块的需求功率和权重；所述权重根据各模块的重要性得到；所述智能电动工程机械的模块包括工作装置、移动装置和辅助装置；所述供电模块用于基于所述需求功率和权重为所述智能电动工程机械中的模块供电，包括：判断整机供电是否能满足各模块的总需求功率；若满足总需求功率，则使用整机供电直接供电；若不能满足总需求功率，则按权重将所述整机供电的电能分配给各模块。

目前市面上的大部分做法只是中央处理器对少部分部件的耗能提供了参考或限制，未整体的对整个工程机械的能量系统进行管理，本发明的特点是能提前预知，当前合理分配能量，后续有效利用数据。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能电动工程机械能量管理方法，其特征在于，包括：

智能电动工程机械的中央处理器确定待处理工况；

计算在所述工况下所述智能电动工程机械的模块的需求功率和权重；所述权重根据各模块的重要性得到；所述智能电动工程机械的模块包括工作装置、移动装置和辅助装置；

基于所述需求功率和权重为所述智能电动工程机械中的模块供电，包括：

判断整机供电是否能满足各模块的总需求功率；

若满足所述总需求功率，则使用整机供电直接供电；

若不能满足所述总需求功率，则按权重将所述整机供电的电能分配给各模块；

还包括，判断动力电池的电量是否小于第一预设电量，若是，则使用增程器和所述动力电池共同为所述智能电动工程机械的模块供电，并将所述增程器多余的电量用于为所述动力电池充电；

判断所述动力电池的电量是否大于第二预设电量，若是，则停止使用所述增程器；

所述工程机械的模块还包括安全模块，所述安全模块被设定有单独的能源分配方案或权重；并通过所述能源分配方案或所述权重，将所述整机供电的能量分配给所述安全模块。

2.根据权利要求1所述的智能电动工程机械能量管理方法，其特征在于，所述第一预设电量为所述动力电池总电量的30%；所述第二预设电量为所述动力电池总电量的80%。

3.根据权利要求1所述的智能电动工程机械能量管理方法，其特征在于，还包括，判断所述动力电池的电量是否小于第三预设电量，若是，则报警。

4.根据权利要求3所述的智能电动工程机械能量管理方法，其特征在于，所述第三预设电量为所述动力电池总电量的15%。

5.根据权利要求1所述的智能电动工程机械能量管理方法，其特征在于，所述工程机械的模块还包括安全模块，所述安全模块被设定有单独的能源分配方案或权重；并通过所述能源分配方案或所述权重，将所述整机供电的能量分配给所述安全模块。

6.根据权利要求1所述的智能电动工程机械能量管理方法，其特征在于，所述待处理工况有多种，还包括：

确定待处理工况的类型；

基于所述待处理工况的类型，确定各模块的重要性；

基于所述各模块的重要性为各模块调整需求功率和权重的分配；

基于各模块的需求功率和权重的分配，为各模块分配电能，完成所述待处理工况。

7.一种智能电动工程机械能量管理系统，其特征在于，包括工况确定模块、需求功率和权重确定模块和供电模块；

所述工况确定模块用于确定工况；

所述需求功率和权重确定模块用于计算在所述工况下所述智能电动工程机械的模块的需求功率和权重；所述权重根据各模块的重要性得到；所述智能电动工程机械的模块包括工作装置、移动装置和辅助装置；

所述供电模块用于基于所述需求功率和权重为所述智能电动工程机械中的模块供电，包括：判断整机供电是否能满足各模块的总需求功率；若满足总需求功率，则使用整机供电直接供电；若不能满足总需求功率，则按权重将所述整机供电的电能分配给各模块；

还包括，判断动力电池的电量是否小于第一预设电量，若是，则使用增程器和所述动力电池共同为所述智能电动工程机械的模块供电，并将所述增程器多余的电量用于为所述动力电池充电；

判断所述动力电池的电量是否大于第二预设电量，若是，则停止使用所述增程器；

所述工程机械的模块还包括安全模块，所述安全模块被设定有单独的能源分配方案或权重；并通过所述能源分配方案或所述权重，将所述整机供电的能量分配给所述安全模块。